內(nèi)蒙古鄂溫克族自治旗凍土深度變化特征分析

潘麗華

（內(nèi)蒙古鄂溫克族自治旗氣象局，內(nèi)蒙古 鄂溫克族自治旗 021100）

凍土是指含有水分的土壤因溫度下降到0℃或以下而呈凍結(jié)的狀態(tài)，它是氣候變動(dòng)的敏感指示器。而季節(jié)性?xún)鐾恋膬鼋Y(jié)和融化層在溫度年變化層的上部，更接近地表，對(duì)氣候變化更為敏感，反應(yīng)更加迅速。研究?jī)鐾翆?duì)工程建設(shè)、道路設(shè)計(jì)以及農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)都具有一定的指導(dǎo)性意義。內(nèi)蒙古鄂溫克地區(qū)冬季漫長(zhǎng)寒冷，氣溫低，直接影響凍土層的變化，進(jìn)而對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生影響。因此，了解該地區(qū)凍土深度的變化特征對(duì)合理利用氣候資源有針對(duì)性地安排農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)有重要意義。

1 資料與方法

該文選取鄂溫克地區(qū)1981—2010年30年的歷年最大凍土深度資料，利用描述分析和氣候統(tǒng)計(jì)的方法分析要素的年際變化特征，用累積距平［1］方法計(jì)算最大凍土深度的氣候變化趨勢(shì)。

2 最大凍土深度年際變化

由表1可以看出，鄂溫克地區(qū)20世紀(jì)90年代比80年代平均最大凍土深度下降3 cm，最大凍土深度（最大值）下降10 cm，最大凍土深度（最小值）上升2 cm；21世紀(jì)00年代比20世紀(jì)90年代平均最大凍土深度上升22 cm，最大凍土（最大值）深度上升39 cm，最大凍土深度（最小值）上升3 cm。21世紀(jì)00年代比20世紀(jì)80年代平均最大凍土深度上升19 cm，最大凍土（最大值）深度上升29 cm，最大凍土深度（最小值）上升5 cm。

由圖1可以看出，鄂溫克地區(qū)凍土深度隨著年份增長(zhǎng)，最大凍土深度在逐年增大。30年平均最大凍土深度為244 cm，凍土最深出現(xiàn)在2010年的4月10—19日，深度為288 cm，最淺的年份為1983年的3月13—25日，凍土深度為222 cm。1981—1994年最大凍土深度基本在平均線(xiàn)以下但變化幅度不大，呈上升趨勢(shì)。最大凍土深度的最大值出現(xiàn)在2010年（為288 cm），最小值出現(xiàn)在1983年（為222 cm），最大值與最小值相差66 cm。1991—2010年最大凍土深度基本在平均線(xiàn)上方，但變化幅度不大，呈上升趨勢(shì)。根據(jù)研究結(jié)果得出：在鄂溫克地區(qū)鋪設(shè)下水管道［2］應(yīng)在250 cm以下，不能少于250 cm，否則容易造成下水管道堵塞［3］和凍裂。

表1 鄂溫克地區(qū)1981—2010年最大凍土深度 cm

圖1 鄂溫克地區(qū)1981—2010年最大凍土深度變化曲線(xiàn)

表2 鄂溫克地區(qū)1981—2010年最大凍土初日和終日

凍土深度與溫度［4］的關(guān)系：通過(guò)資料分析得出，每年的最大凍土深度多出現(xiàn)在3月末至4月中旬，這與深層地溫最低值多出現(xiàn)在春季有直接的關(guān)系。凍土深度同時(shí)與春季（3—4月）空氣平均溫度呈正相關(guān)的關(guān)系，3—4月的平均氣溫越低，凍土深度就越深，反之則凍土深度就越淺。例如，凍土最深出現(xiàn)在2010年的4月10—19日，同時(shí)2010年4月的平均氣溫也是1981—2010年同期最低的。

從最大凍土深度累計(jì)距平［5］變化曲線(xiàn)上可得出（見(jiàn)圖2），累計(jì)距平曲線(xiàn)絕對(duì)值最大出現(xiàn)在2003年，達(dá)138，之后逐漸減小。1981—1983—1988—1989年凍土深度經(jīng)歷了上升—下降—上升—下降的波動(dòng)變化過(guò)程，1990—2010年呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)。

從最大凍土深度重現(xiàn)期［6］得出（見(jiàn)圖 3），鄂溫克百年一遇的最大凍土深度為289 cm，在研究期內(nèi)未出現(xiàn)過(guò)；2010年3月22日—5月11日的最大凍土深度達(dá)到了五十年一遇、二十年一遇、十年一遇的最大凍土深度的標(biāo)準(zhǔn)。

3 凍土初日和終日變化

由表2可以看出，鄂溫克地區(qū)凍土初日［7］歷年平均值為10月15日，最早凍土初日為9月29日，出現(xiàn)在2004年，最晚凍土初日為11月1日，出現(xiàn)在1985年、1987年、1992年，極差為33 d。2001—2010年平均初日為10月12日，比歷年平均凍土初日偏早3 d。1981—1990年和1991—2000年平均初日比歷年平均值偏晚1 d和2 d。

凍土終日平均值為5月20日。最早終日為5月6日，出現(xiàn)在1996年；最晚終日為6月8日，出現(xiàn)在1987年，極差為33 d。1981—1990年平均終日為5月27日，比歷年平均值偏晚7 d。1991—2000年平均終日為5月17日，比歷年平均值偏早3 d。2001—2010年平均終日為5月20日，與歷年平均值相同。

圖2 鄂溫克地區(qū)1981—2010年最大凍土深度累計(jì)距平

圖3 鄂溫克地區(qū)最大凍土深度最大重現(xiàn)期

由圖4可以看出，鄂溫克地區(qū)凍土初日和終日都呈提前趨勢(shì)，凍土初日的提前趨勢(shì)明顯于凍土終日，傾向率分別為-1.49 d/10年和-1.08 d/10年。也就是說(shuō)凍土初日和終日呈提早趨勢(shì)，凍土開(kāi)始凍結(jié)的日期在提前，凍土解凍的日期也在提前。

4 無(wú)凍土期變化特征

無(wú)凍土期是指一年中土壤解凍后一日至凍結(jié)前一日的一段時(shí)間。由圖5可以看出鄂溫克地區(qū)30年平均無(wú)凍土期為167 d。最長(zhǎng)無(wú)凍土期為187 d，出現(xiàn)在1990年；最短無(wú)凍土期為144 d，出現(xiàn)在1986年，日極差為43 d。因無(wú)凍土期隨凍土初日和終日的變化而變化，所以其絕對(duì)變率比前兩者絕對(duì)變率大。無(wú)凍土期呈微弱的下降趨勢(shì)，下降傾向率為0.416 d/10年，反映無(wú)凍土期在逐漸變短，無(wú)凍土期趨勢(shì)線(xiàn)與平均線(xiàn)近似于重合。工程建設(shè)單位如能準(zhǔn)確掌握無(wú)凍土期，合理安排施工時(shí)間，可以最大限度地節(jié)約資金，鄂溫克地區(qū)的平均無(wú)凍土期為5月20日—10月15日。

圖4 鄂溫克地區(qū)凍土初、終日變化趨勢(shì)

圖5 鄂溫克地區(qū)無(wú)凍土日數(shù)變化趨勢(shì)

圖6 鄂溫克地區(qū)無(wú)凍土期變率變化趨勢(shì)

由圖6可以看出，鄂溫克地區(qū)無(wú)凍土變率最大為1986年，達(dá)到了14%；最小值為0，出現(xiàn)在1991年，下降傾向率為0 d/10年。

5 結(jié)論

5.1 最大凍土深度多年平均值、最深值和最淺值

鄂溫克地區(qū)最大凍土深度多年平均為244 cm。凍土最深出現(xiàn)在2010年的4月10—19日，深度為288 cm；最淺的年份為1983年的3月13—25日，凍土深度為222 cm。

5.2 最大凍土深度年際變化

最大凍土深度年際變化不大。最大凍土深度呈逐年上升的趨勢(shì)，升幅為12.69 cm/10年，凍土層呈相對(duì)穩(wěn)定態(tài)勢(shì)。

5.3 凍土初日

鄂溫克地區(qū)凍土初日歷年平均值為10月15日。其中，最早凍土初日為9月29日，出現(xiàn)在2004年；最晚凍土初日為11月1日，出現(xiàn)在1985年、1987 年、1992 年，極差為 33 d。

5.4 凍土終日

鄂溫克地區(qū)凍土終日歷年平均值為5月20日。其中，最早終日為5月6日，出現(xiàn)在1996年；最晚終日為6月8日，出現(xiàn)在1987年，極差為33 d。

5.5 無(wú)凍土期

鄂溫克地區(qū)30年平均無(wú)凍土期為167 d。其中，最長(zhǎng)無(wú)凍土期為187 d，出現(xiàn)在1990年；最短無(wú)凍土期為 144 d，出現(xiàn)在 1986年，日極差為43 d。

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